Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Gesalzene“ Katalysatoren vereinfachen die Speicherung erneuerbarer Energien

01.07.2013
Wind- und Solarkraftwerke erzeugen oftmals mehr Strom als gebraucht wird.

Deshalb ist es wichtig, diese Energien so zu speichern, dass man sie unkompliziert und schnell wieder nutzbar machen kann. Als vielversprechende Technik gilt das Speichern von Wasserstoff in Form von Methanol. Dazu benötigt man allerdings einen leistungsfähigen Reaktionsbeschleuniger, um den Wasserstoff wieder zurückzugewinnen, wenn die Energie benötigt wird.

Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben jetzt Platin-Katalysatoren mit einer besonderen Beschichtung aus geschmolzenen, basischen Alkali-Salzen entwickelt.

Diese „gesalzenen“ Katalysatoren beschleunigen die Wasserstofffreisetzung aus Methanol stark und erhöhen die Selektivität der Reaktion drastisch. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler in der renommierten Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ (Int. Ed. 2013, 52(19), 5028-5032) veröffentlicht.

Die Schwankungen der produzierten Energiemengen sind ein zentrales Problem bei der Nutzung von erneuerbaren Quellen für die Strom­erzeugung: Strom fließt eben nur dann, wenn die Sonne scheint oder der Wind weht. Wann wie viel Energie zur Verfügung steht, lässt sich schwer vorhersehen. Eine Lösung für das Problem ist es, einmal gewonnene Energie in Form von Wasserstoff auf Methanolbasis zu speichern: Mit dem erzeugten Strom wird zunächst Wasser in einer einfachen chemischen Reaktion – der Elektrolyse – in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten.

In einem zweiten Schritt lässt man den Wasserstoff dann mit Kohlendioxid reagieren, es entstehen Methanol und Wasser. Das flüssige Methanol – ein Alkohol – kann in Tanks aufbewahrt werden. Zu einem späteren Zeitpunkt lässt sich der Wasserstoff wieder freisetzen und zum Beispiel in einer Brennstoffzelle nutzen.

Den Vorgang, bei dem der Wasserstoff aus Methanol freigesetzt wird, nennt man Dampfreformieren. Der Schritt ist im Prinzip eine Umkehrung der Methanol-Bildungsreaktion. Das produzierte Gas darf jedoch nur eine sehr geringe Menge an Kohlenmonoxid enthalten, da dieses Gas in größeren Mengen als Gift für den Katalysator der nachgeschalteten Brennstoffzelle wirkt. Damit die Methanol-Zersetzung auch in kleinen und dezentralen Anlagen wirtschaftlich durchführbar ist, soll der verwendete Katalysator bei möglichst niedrigen Temperaturen effektiv arbeiten.

Die Teams um Prof. Dr. Peter Wasserscheid und Prof. Dr. Jörg Libuda von der FAU haben jetzt gemeinsam einen solchen verbesserten Katalysator entwickelt. Es handelt sich dabei um Platin-Nanopartikel, die auf einem Träger aus Aluminiumoxid aufgebracht sind. Der entscheidende Kniff: Die Oberfläche ist mit einem dünnen Film eines basischen Salzes beschichtet.

Flüssige Salze verdampfen unter den gewählten Reaktionsbedingungen nicht, so dass sie während der Dampfreformierung auf der Katalysatoroberfläche verbleiben und die aktiven Metallzentren dauerhaft aktivieren. Die Salzbeschichtung führt dazu, dass gebildeter Wasserstoff schnell aus der Reaktionszone entfernt wird und weiteres Methanol schneller umgesetzt werden kann. Zum anderen ist das Salz hygroskopisch, das heißt, es zieht Wasser an und stellt damit Wasser, das für die Reaktion gebraucht wird, an den aktiven Stellen des Katalysators zur Verfügung. Die Alkali-Ionen sorgen für eine stärkere Bindung des Zwischenprodukts Kohlenmonoxid am Katalysator, so dass sich die Wahrscheinlichkeit einer Weiterreaktion zu Kohlendioxid erhöht. Im Vergleich zum unbeschichteten Material zeigt der beschichtete Katalysator eine deutlich höhere katalytische Aktivität sowie eine sehr deutlich verbesserte Selektivität. Unter vergleichbaren Bedingungen wird die Selektivität zu Kohlendioxid und Wasserstoff von 60 Prozent auf über 99 Prozent durch die Salzbeschichtung erhöht.

Die Wissenschaftler
Prof. Dr. Peter Wasserscheid leitet den Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik an der FAU. Er ist Sprecher des Bereichs „Katalytische Materialien“ des Erlanger Exzellenzclusters „Engineering of Advanced Materials“ und bearbeitet einen „Advanced Investigator Grant“ des Europäischen Forschungsrats zum Thema „Dehydrierkatalyse mit salzbeschichteten Katalysatoren“ in dessen Rahmen die beschriebenen Untersuchungen durchgeführt wurden.

Prof. Dr. Jörg Libuda ist Professor für Physikalische Chemie an der FAU. Er leitet mehrere Teilprojekte des Erlanger Exzellenzclusters „Engineering of Advanced Materials“ sowie andere Projekte und Netzwerke auf nationaler und europäischer Ebene. Den Schwerpunkt seiner wissenschaftlichen Arbeit bilden Modellstudien und spektroskopische Untersuchungen an energierelevanten Katalysatoren und Materialien.
Weitere Informationen für die Medien:
Prof. Dr. Peter Wasserscheid
Tel. 09131/85-27420, wasserscheid@crt.cbi.uni-erlangen.de

Prof. Dr. Jörg Libuda
Tel. 09131/85-27308, joerg.libuda@fau.de

Blandina Mangelkramer | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-erlangen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht „BioFlexRobot“: Weiche Gelenke machen Roboter sicherer
29.05.2017 | Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

nachricht Geräteschutzschalter erfüllt NEC Class 2
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligente Sensoren mit System

29.05.2017 | Messenachrichten

Geckos kommunizieren überraschend flexibel

29.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

1,5 Millionen Euro für vier neue „Innovative Training Networks” an der Universität Hamburg

29.05.2017 | Förderungen Preise